\section{认知负荷与疲劳驾驶的关系机制}

\subsection{认知负荷的理论基础}
认知负荷理论由Sweller于1988年提出，主要研究工作记忆在信息处理过程中的资源分配问题\parencite{bib01}。在驾驶情境中，认知负荷可分为三类：内在认知负荷（由任务本身复杂性决定）、外在认知负荷（由信息呈现方式引起）和相关认知负荷（与图式构建和自动化相关）\parencite{yang2024}。驾驶过程中的认知负荷主要来源于道路环境复杂度、导航任务、车载信息系统交互等多方面因素。李都厚等\parencite{li2010}的研究表明，疲劳驾驶导致的交通事故占总事故的20\%，重大交通事故总数的40\%，其中认知负荷是重要影响因素。

认知负荷对驾驶疲劳的影响首先体现在神经生理层面。研究表明，前额叶皮层作为执行功能的核心脑区，在驾驶过程中承担着持续监控和决策的重要作用\parencite{bib01}。随着认知负荷增加，前额叶皮层的代谢需求显著提升，导致神经递质（如多巴胺、去甲肾上腺素等）的快速消耗。这种神经化学变化会引发两个关键效应：

其一，认知资源分配失衡。根据Kahneman的注意力分配理论\parencite{bib02}，驾驶员的工作记忆容量有限，当认知负荷超过个体处理能力时，将导致对关键驾驶信息的处理效率下降。周扬等\parencite{zhou2017}通过眼动实验发现，高认知负荷状态下驾驶人的注视持续时间显著减少（如图6所示），这表明注意力资源分配出现了明显异常。

其二，自主神经系统功能紊乱。高认知负荷会激活交感神经系统，导致心率变异性(HRV)降低、皮肤电反应增强等生理变化\parencite{yang2024}。Gromer等\parencite{gromer2019}的ECG研究表明，这种自主神经失衡会加速疲劳状态的产生，形成"认知负荷-自主神经失调-疲劳"的恶性循环。


\subsection{认知负荷对驾驶疲劳的影响路径}
高认知负荷通过多种生理和心理机制影响驾驶员的疲劳状态。从生理层面看，认知负荷增加会导致眼动特征显著变化。周扬等\parencite{zhou2017}的研究表明，随着认知负荷的提高，驾驶人注视持续时间减少、眨眼时间增加。驾驶人在执行认知分心次任务时，注视持续时间分布低于正常驾驶下的数值，同时随着任务难度的加大，注视持续时间有依次减少的趋势。
从心理层面看，认知负荷过载会导致注意力资源耗竭，进而引发心理疲劳。杨巨成等\parencite{yang2024}指出，疲劳会影响驾驶员身体控制能力，包括头部稳定性，头部可能会出现微小地晃动或颤抖。这种生理反应与认知负荷水平密切相关，可作为疲劳评估的重要指标。屈肖蕾\parencite{qu2013}基于转向操作和车辆状态的研究发现，疲劳状态下驾驶员的方向盘操作行为具有特定的时间检测窗口特征。



\subsection{认知负荷对驾驶疲劳的影响路径}
驾驶过程中不同类型的认知任务对疲劳的影响程度存在显著差异。周扬等\parencite{zhou2017}在研究中设置了简单计算和复杂计算两种认知分心任务，发现复杂计算相比简单计算任务对被试造成的认知负荷更高，导致的疲劳症状也更明显。杨巨成等\parencite{yang2024}将疲劳等级分为警觉、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳四个等级，不同等级的疲劳状态下驾驶员表现出不同的行为特征。
张万枝\parencite{zhang2015}通过机器视觉感知研究发现，不同认知任务下驾驶员的面部特征变化具有显著差异，特别是在嘴巴状态和头部姿态方面。毛喆喆\parencite{mao2011}的研究则表明，机动车疲劳驾驶行为在不同认知负荷条件下表现出不同的方向盘操作特征。
